CN103895492B - 混联式混合动力***、车辆及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混联式混合动力***、车辆及其控制方法。所述混联式混合动力***包括发动机、第一电机、变速箱、第二电机、差速器、电机控制装置和储能***，所述第一电机与所述发动机的输出端以及变速箱的输入端耦合，所述第二电机与所述变速箱的输出端以及差速器耦合，所述电机控制装置与所述第一电机和第二电机连接以控制所述第一电机和第二电机的运行，所述储能***与所述电机控制装置连接。本申请提供的混联式混合动力***，通过加入变速箱，使得可以在整个换挡过程有持续动力输出，在爬坡的性能上大大提高，能够适应各种工况，而且发动机能够更长时间地工作在高效区。
Description
技术领域
本发明涉及车辆领域，具体涉及一种混联式混合动力***、具有该混联式混合动力***的车辆及该车辆的控制方法。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展和人民生活水平的不断提高，我国的汽车保有量也在不断增加，从而给我国资源、环境带来巨大的压力。作为重要化工原料——石油，有一半以上是作为机动车的燃料，因此开发节能车辆和使用替代能源是减缓目前能源压力的主要途径。
混合动力汽车是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或共同提供。车辆的节能、低排放等特点引起了汽车界的极大关注并成为汽车研究与开发的一个重点。
混合动力汽车根据动力***的结构可以分为串联型、并联型和混联型几种形式，不同构型的混合动力***各有其优缺点。混联式混合动力***综合了串联式和并联式的特点，混联式混合动力***可以根据不同的工况让燃料和电两种能源分别按照串联、并联或串并联结合的模式工作，从而使得混合动力***可以根据不同的工况选用不同的驱动方式。但是，现有的混联式混合动力***在换挡时会出现动力中断，影响了爬坡性能。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种换挡不会动力中断的混联式混合动力***、车辆及其控制方法。
为了实现本发明的目的，本发明一方面提供一种混联式混合动力***，其包括发动机、第一电机、变速箱、第二电机、差速器、电机控制装置和储能***，所述第一电机与所述发动机的输出端以及变速箱的输入端耦合，所述第二电机与所述变速箱的输出端以及差速器耦合，所述电机控制装置与所述第一电机和第二电机连接以控制所述第一电机和第二电机的运行，所述储能***与所述电机控制装置连接。
优选地，所述第一电机与所述发动机之间设置有第一离合器，所述发动机的输出端与所述第一离合器的输入端连接，所述第一离合器的输出端与所述第一电机的转子连接。
优选地，所述第一电机与所述变速箱之间设置有第二离合器，所述第一电机的转子与所述第二离合器的输入端连接，所述第二离合器的输出端与所述变速箱的输入端连接。
优选地，所述电机控制装置包括第一电机控制器和第二电机控制器，所述第一电机控制器与所述第一电机和储能***连接，所述第二电机控制器与所述第二电机和储能***连接。
优选地，所述发动机、第一电机、变速箱、第二电机和差速器为同轴设置。
本发明另一方面提供一种车辆，其设置有上述任一实施例所述的混联式混合动力***。
优选地，所述车辆还包括电子控制单元、变速箱控制器和混合动力控制器，所述电子控制单元与所述发动机连接，所述变速箱控制器与所述变速箱连接，所述混合动力控制器与所述电子控制单元、变速箱控制器、电机控制装置及储能***连接。
本发明再一方面提供一种上述任一实施例所述的车辆的控制方法，其包括如下步骤：所述变速箱换挡时，所述第二电机向所述差速器输出动力，所述第一电机进行调速。
优选地，所述车辆的控制方法还包括如下步骤：行车启动发动机时，所述第一电机带动所述发动机运转。
优选地，所述车辆的控制方法还包括如下步骤：在纯电运行模式下，将所述第一电机和第二电机输出的力矩耦合并输出以驱动所述车辆。
本申请提供的混联式混合动力***，通过加入变速箱，使得可以在整个换挡过程有持续动力输出，在爬坡的性能上大大提高，能够适应各种工况，而且发动机能够更长时间地工作在高效区。另外，该混联式混合动力***对电机的扭矩范围、转速范围、工作可靠性等方面要求比现有混联式混合动力***要低，可以选择的范围更广。本申请提供的车辆及其控制方法，显然也具有上述混联式混合动力***所带来的优点。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的车辆的结构示意图。
图2是本发明一实施例提供的混联式混合动力***的结构示意图。
图3是本发明另一实施例提供的混联式混合动力***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1至图3，本发明实施例提供一种车辆，其包括混联式混合动力***。该混联式混合动力***包括发动机1、第一电机2、变速箱3、第二电机4、差速器5、电机控制装置7和储能***8。
第一电机2设置在发动机1与变速箱3之间，分别与发动机1的输出端以及变速箱3的输入端耦合。发动机1提供车辆行驶的大部分动力。第一电机2用于起动发动机1，也用于提供车辆行驶过程中的部分动力，还可以作发电机运行，以提供第二电机4驱动车辆需要的电能，或者辅助回收再生制动能量并向储能***8充电。
第二电机4设置在变速箱3与差速器5之间，分别与变速箱3的输出端以及差速器5耦合。第二电机4用于提供车辆行驶过程中的全部或部分动力，还可以回收再生制动能量并向储能***8充电。第二电机4通过差速器5和驱动桥将动力传送至车轮。具体来说，变速箱3可以为自动变速箱，其通过输入轴花键与第一电机2的转子花键相连，通过输出轴花键与第二电机4的转子花键相连。
电机控制装置7与第一电机2和第二电机4连接，用于控制第一电机2和第二电机4的运行。该电机控制装置7可以包括将直流变为交流或将交流变为直流的电源变换器以及电机控制器。
储能***8与电机控制装置7连接，用于向第一电机2、第二电机4提供电能，也可以用于接收第一电机2和第二电机4发电发出的电能。储能***8具体可以包括蓄电池和蓄电池管理***或者超级电容和超级电容管理***或者蓄电池和超级电容及蓄电池与超级电容的复合管理***。
请参考图1，在一优选实施例中，第一电机2与发动机1之间设置有第一离合器12，发动机1的输出端与第一离合器12的输入端连接，第一离合器12的输出端与第一电机2的转子连接。第一离合器12可以为自动可控离合器，用于接通或切断发动机1与第一电机2之间的机械连接和动力传递。
请参考图3，在进一步的优选实施例中，第一电机2与变速箱3之间设置有第二离合器13，第一电机2的转子与第二离合器13的输入端连接，第二离合器13的输出端与变速箱3的输入端连接。第二离合器13可以为自动可控离合器，用于接通或切断第一电机2与变速箱3之间的机械连接和动力传递，便于换挡。
请参考图1，在一优选实施例中，电机控制装置7包括第一电机控制器71和第二电机控制器72，第一电机控制器71与第一电机2和储能***8连接，第二电机控制器72与第二电机4和储能***8连接。也即电机控制装置7包括两个独立的、分别用于控制第一电机2和第二电机4的电机控制器。具体来说，第一电机2通过三相线与第一电机控制器71连接，第二电机4通过三相线与第二电机控制器72连接，第一电机控制器71和第二电机控制器72通过直流线连接到储能***8。请参考图2和图3，在其他实施例中，电机控制装置7也可以为一集成的、可用于控制第一电机2和第二电机4的电机驱动器，也即将两个电机的电机控制器组合在一个壳体中，形成一个电机控制总成。
请参考图1，在一优选实施例中，发动机1、第一电机2、变速箱3、第二电机4和差速器5为同轴设置。这种设置方式可以使车辆在结构上更紧凑。
请参考图1，本发明实施例提供的车辆，还可以包括仪表11、电子控制单元（ECU）10、变速箱控制器6和混合动力控制器9。电子控制单元10与发动机1连接，以控制发动机1的运转。变速箱控制器6与变速箱3连接，以控制变速箱3的运行。混合动力控制器9可以通过CAN总线与仪表11、电子控制单元10、变速箱控制器6、电机控制装置7及储能***8连接，用于控制整个车辆的运行。具体来说，第一离合器12和第二离合器13也都可以与变速箱控制器6连接。
本发明还提供一种上述车辆的控制方法，其包括如下步骤：变速箱3换挡时，第二电机4向差速器5输出动力，第一电机2进行调速，由此可以使整个换挡过程有持续动力输出，无动力中断。
在一优选实施例中，该车辆的控制方法还包括如下步骤：行车启动发动机1时，第一电机2带动发动机1运转。具体来说，可以通过第一离合器12接合，使第一电机2拖起发动机1，来实现行车启动发动机1。相对于原先同轴并联式混合动力***有行车启停模式的情况下，本申请的车辆在行车启动发动机1方面更容易实现，整个启动发动机1的过程更加平顺。
在一优选实施例中，该车辆的控制方法还包括如下步骤：在纯电运行模式下，将第一电机2和第二电机4输出的力矩耦合并输出以驱动车辆，使纯电运行模式下车辆的动力性能更好。
在回收制动能量时，第一电机2和第二电机4均可进行制动能量回收，回收功率更大，使能量回收更加充分。
本申请提供的混联式混合动力***，通过加入变速箱，使得可以在整个换挡过程有持续动力输出，在爬坡的性能上大大提高，能够适应各种工况，而且发动机能够更长时间地工作在高效区。另外，该混联式混合动力***对电机的扭矩范围、转速范围、工作可靠性等方面要求比现有混联式混合动力***要低，可以选择的范围更广。本申请提供的车辆及其控制方法，显然也具有上述混联式混合动力***所带来的优点，此处不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种混联式混合动力***，其特征在于，包括发动机、第一电机、变速箱、第二电机、差速器、电机控制装置和储能***，所述第一电机与所述发动机的输出端以及变速箱的输入端耦合，所述第二电机与所述变速箱的输出端以及差速器耦合，所述电机控制装置与所述第一电机和第二电机连接以控制所述第一电机和第二电机的运行，所述储能***与所述电机控制装置连接，所述第一电机与所述发动机之间设置有第一离合器，所述发动机的输出端与所述第一离合器的输入端连接，所述第一离合器的输出端与所述第一电机的转子连接，所述第一电机与所述变速箱之间设置有第二离合器，所述第一电机的转子与所述第二离合器的输入端连接，所述第二离合器的输出端与所述变速箱的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的混联式混合动力***，其特征在于，所述电机控制装置包括第一电机控制器和第二电机控制器，所述第一电机控制器与所述第一电机和储能***连接，所述第二电机控制器与所述第二电机和储能***连接。
3.根据权利要求1所述的混联式混合动力***，其特征在于，所述发动机、第一电机、变速箱、第二电机和差速器为同轴设置。
4.一种车辆，其特征在于，设置有根据权利要求1至3任一项所述的混联式混合动力***。
5.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，还包括电子控制单元、变速箱控制器和混合动力控制器，所述电子控制单元与所述发动机连接，所述变速箱控制器与所述变速箱连接，所述混合动力控制器与所述电子控制单元、变速箱控制器、电机控制装置及储能***连接。
6.一种根据权利要求4或5任一项所述的车辆的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：所述变速箱换挡时，所述第二电机向所述差速器输出动力，所述第一电机进行调速。
7.根据权利要求6所述的车辆的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：行车启动发动机时，所述第一电机带动所述发动机运转。
8.根据权利要求6所述的车辆的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：在纯电运行模式下，将所述第一电机和第二电机输出的力矩耦合并输出以驱动所述车辆。
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